【導(dǎo)讀】、B□、C□、D□、E□。1．申報(bào)者應(yīng)在認(rèn)真閱讀此說(shuō)明各項(xiàng)內(nèi)容后按要求詳細(xì)填寫(xiě)。2．申請(qǐng)類別請(qǐng)用?標(biāo)出，項(xiàng)目編號(hào)由校學(xué)生科協(xié)填寫(xiě)。3．普通型申請(qǐng)書(shū)須按要求由各院系統(tǒng)一報(bào)送，只需交電子版。4．普通型立項(xiàng)必須撰寫(xiě)研究論文，論文要求與《大學(xué)生科創(chuàng)學(xué)刊》要求相同。5．所有申請(qǐng)書(shū)必須按規(guī)定時(shí)間報(bào)送，相關(guān)要求見(jiàn)“啟航網(wǎng)”通知。放大器采用LM324芯片對(duì)RPR220的信號(hào)進(jìn)行處理。一片LM324提供4組獨(dú)立的放大器，本次小車使用了其中的三組。只有光電開(kāi)關(guān)與火焰?zhèn)鞲衅魍瑫r(shí)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，小車才進(jìn)行滅火動(dòng)作。步進(jìn)電機(jī)；L298N具有2個(gè)使能控制端，在不受信號(hào)源影響的情況下，續(xù)進(jìn)行全局搜索；若小車兩側(cè)發(fā)現(xiàn)火源，則先發(fā)出發(fā)現(xiàn)火源提示音，然后執(zhí)行步進(jìn)電機(jī)差速旋轉(zhuǎn)，待火源處于小車正前方后，進(jìn)行滅火，此時(shí)滅火任務(wù)完成。具有按指定線路巡邏，發(fā)現(xiàn)火源并滅火的功能。以蠟燭模擬火源，火源隨機(jī)分布在場(chǎng)地中，消防場(chǎng)地如圖1所示。

　　

【正文】 220 作為主要的檢偏傳感器。 RPR220是一種一體化反射型光電探測(cè)器，其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，接收器是一個(gè)高靈敏度硅平面光電三極管。主要應(yīng)用在游戲機(jī)、復(fù)印機(jī)及辦公自動(dòng)化等設(shè)備之中。 RPR220 特點(diǎn)： (1)體積小結(jié)構(gòu)緊湊。 (2)使用塑料透鏡以提高靈敏度。 (3)內(nèi)置可見(jiàn)光過(guò)濾器以減小離散光的影響。 放大器采用 LM324 芯片對(duì) RPR220 的信號(hào)進(jìn)行處理。 LM324 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用 ,也適用于雙電源工作模式，在 推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。 LM324 與 RPR220 連接的電路圖如下： 36 一片 LM324 提供 4組獨(dú)立的放大器，本次小車使用了其中的三組。 智能滅火小車采用火焰?zhèn)鞲衅髋c光電開(kāi)關(guān)相結(jié)合的方法來(lái)探測(cè)火源。只有光電開(kāi)關(guān)與火焰?zhèn)鞲衅魍瑫r(shí)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，小車才進(jìn)行滅火動(dòng)作。即：小車遍歷全場(chǎng)的過(guò)程中，若傳感器模塊發(fā)現(xiàn)火源，則實(shí)施滅火動(dòng)作。 智能滅火小車以 STC89C52 單片機(jī)為核心進(jìn)行整車的控 制。 STC89C52是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。 37 智能滅火小車采用 L298N 作為電機(jī) 驅(qū)動(dòng)芯片。 L298N 是一種高電壓，大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 2 個(gè)直流電機(jī)或單獨(dú)驅(qū)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)； L298N 具有 2個(gè)使能控制端，在不受信號(hào)源影響的情況下，可控制電機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)。 智能滅火小車使用步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力，故使用 2個(gè) L298N 驅(qū)動(dòng)模塊。 智能滅火小車使用 12V 直流風(fēng)扇執(zhí)行滅火動(dòng)作。其電源由蓄電池提供，風(fēng)扇由 L298N 及單片機(jī)一同控制。 (1)小車功能實(shí)現(xiàn)的框圖如下： 38 (2)小車功能實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)過(guò)程： 小車接通電源發(fā)出出庫(kù)提示音，電機(jī)開(kāi)始工作，此時(shí)小車遍歷全場(chǎng)，進(jìn)行全局 搜索；搜索過(guò)程中，檢偏模塊間歇工作，若發(fā)現(xiàn)小車偏離預(yù)期軌道（即車頭與場(chǎng)地的黑線不水平），則令 2個(gè)步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行差速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作，直至小車回到預(yù)期軌道（即車頭與場(chǎng)地的黑線水平）。在小車進(jìn)行全局搜索的過(guò)程中，若傳感器發(fā)現(xiàn)火源，則暫停全局搜索，進(jìn)入滅火階段；此時(shí)進(jìn)行判斷：若小車正前方發(fā)現(xiàn)火源，則立即發(fā)出發(fā)現(xiàn)火源提示音并令風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，撲滅火源，發(fā)出火滅提示音，然后繼續(xù)進(jìn)行全局搜索；若小車兩側(cè)發(fā)現(xiàn)火源，則先發(fā)出發(fā)現(xiàn)火源提示音，然后執(zhí)行步進(jìn)電機(jī)差速旋轉(zhuǎn)，待火源處于小車正前方后，進(jìn)行滅火，發(fā)出火滅提示音并將小車方向調(diào)成發(fā)現(xiàn)火源 之前的位置，之后繼續(xù)進(jìn)行全局搜索。當(dāng)小車遍歷全場(chǎng)后，小車會(huì)返回車庫(kù)并發(fā)出回庫(kù)提示音。此時(shí)滅火任務(wù)完成。 39 四 .測(cè)試 測(cè)試方法：分模塊測(cè)試。 (1)用電壓表測(cè)量充滿電的蓄電池，檢查其電壓是否正常。 (2)用電壓表測(cè)量 12V 輸出端和 5V輸出端電壓是否正常。 測(cè)試結(jié)果： (1)滿電蓄電池電壓在 13V 左右，屬正常電壓。 (2)12V， 5V 輸出端電壓分別為 ， ，屬正常電壓。 (1)檢測(cè) 20腳與 40腳之間的電壓。 (2)燒錄流水燈程序，觀察各 IO 口工作情況。 測(cè)試結(jié)果： (1)電壓維持在 左右。 (2)程序正常工作。 在淺色桌子上貼一條黑色膠帶，將小車放置在桌子上以各種角度經(jīng)過(guò)黑色膠帶，觀察小車是否能自動(dòng)矯正至車頭與膠帶水平并順利通過(guò)。 測(cè)試結(jié)果：達(dá)到預(yù)期效果。 斷開(kāi)除檢偏模塊、電源模塊以外的所有模塊，令小車執(zhí)行遍歷全場(chǎng)的動(dòng)作。觀察其是否能完成搜索任務(wù)，是否能準(zhǔn)確返回車庫(kù)。 測(cè)試結(jié)果：達(dá)到預(yù)期效果。 斷開(kāi)檢偏模塊與單片機(jī)的連接，讓小車直線行走，并在其周圍各個(gè)位置放置蠟燭，觀察其是否能完成滅火動(dòng)作。 測(cè)試結(jié)果：達(dá)到 預(yù)期效果。 五 .結(jié)論、心得與體會(huì) 智能滅火小車能夠完成預(yù)期任務(wù)。 此次比賽極大地提高了小組內(nèi)各成員在電子設(shè)計(jì)方面的諸項(xiàng)技能，讓各成員了解并掌握了有關(guān)數(shù)字電路、模擬電路、 PCB 設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)、傳感器等知識(shí)的梗概。同時(shí)此次大賽還培養(yǎng)了各成員的動(dòng)手實(shí)踐的能力，以及小組成員間深厚的友誼。 40 參考文獻(xiàn)： 【 1】郭天祥 . 新概念 51單片機(jī) C語(yǔ)言教程 . 北京 :電子工業(yè)出版社 , 2021 【 2】求是科技 . 8051 系列單片機(jī) C 程序設(shè)計(jì)完全手冊(cè) . 北京 :人民郵電出版社 , 2021 【 3】高海賓 . Altium Designer 10 從入門(mén)到精通 . 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版 社 , 2021 41 附件 名稱 數(shù)量 名稱 數(shù)量 車底盤(pán) x1 電阻 若干 步進(jìn)電機(jī) x2 電容 若干 風(fēng)扇 x1 撥動(dòng)開(kāi)關(guān) x1 蓄電池 x2 三極管 若干 單片機(jī) x1 LM324 x1 L298N x3 排針 若干 火焰?zhèn)鞲衅? x4 排線 若干 光電對(duì)管 x3 螺母 若干 光敏二極管 x2 串口 x1 紅 外開(kāi)關(guān) x2 MAX232 x1 74HC32 x2 銅柱 若干 x1 晶振 x1 排阻 若干 (1)電源模塊 (2)檢偏模塊 42 (3)控制模塊 (4)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 43 include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit en1=P1^0。 //定義四個(gè)使能端 sbit en2=P1^1。 sbit en3=P1^2。 sbit en4=P1^3。 sbit M=P1^4。 //定義風(fēng)扇使能端 sbit hongwai=P1^5。 sbit led1 = P1^6。 //后側(cè)紅外 sbit led2 = P2^2。 //右側(cè)紅外 sbit led3 = P2^3。 //左側(cè)紅外 sbit led5=P2^4。 //定義三個(gè)火焰?zhèn)鞲衅? sbit led6=P2^5。 sbit led7=P2^6。 sbit beep=P2^7。 //定義蜂鳴器 static uchar num=0,NUM=0。 uchar Map[4][6]={{00,01,02,03,04,05},{10,11,12,13,14,15},{20,21,22,23,24,25},{30,31,32,33,34,35}}。 uchar Mypoint。 uchar controlL[]={0xf8,0xfc,0xf4,0xf6,0xf2,0xf3,0xf1,0xf9}。 //左側(cè)電機(jī)前轉(zhuǎn) uchar controlR[]={0x8f,0xcf,0x4f,0x6f,0x2f,0x3f,0x1f,0x9f}。 //右側(cè)電機(jī)前 轉(zhuǎn) uchar 44 controlL1[]={0xf9,0xf1,0xf3,0xf2,0xf6,0xf4,0xfc,0xf8}。 //左側(cè)電機(jī)后轉(zhuǎn) uchar controlR1[]={0x9f,0x1f,0x3f,0x2f,0x6f,0x4f,0xcf,0x8f}。 //右側(cè)電機(jī)后轉(zhuǎn) uchar controlL2[]={0xf0,0xf0,0xf0,0xf0,0xf0,0xf0,0xf0,0xf0}。 //左側(cè)電機(jī)停 uchar controlR2[]={0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f}。 //右側(cè)電機(jī)停 char x[2]。 char a[2]。 uchar scancounter。 char total_left, total_right。 const uchar speed = 3。 uchar scancounter。 void delay1(unsigned int x) //延遲函數(shù) { char y=110。 while(x) while(y)。 } void delay(unsigned int x) //延遲函數(shù) { char y=110。 if( scancounter 250) { scancounter += 1。 } while(x) while(y)。 } void forward(uchar m) //小車前進(jìn) { uchar n。 for(n=0。n8。n++) { 45 P0=controlL[n]amp。controlR[n]。 delay(m)。 } } void left_forward(uchar m) //小車差速左轉(zhuǎn) { uchar n。 for(n=0。n8。n++) { P0=controlL1[n]amp。controlR[n]。 delay(m)。 } } void right_forward(uchar m) //小車差動(dòng)右轉(zhuǎn) { uchar n。 for(n=0。n8。n++) { P0=controlL[n]amp。controlR1[n]。 delay(m)。 } } void back_forward(uchar m) //小車后退 { uchar n。 for(n=0。n8。n++) { P0=controlL1[n]amp。controlR1[n]。 delay(m)。 } } void turn_left(uchar m) //左轉(zhuǎn) 90度 { char k。 k = 35。 while(k) { left_forward( m)。 } } void turn_right(uchar m) //右轉(zhuǎn) 90 度 { 46 char k。 k = 35。 while(k) { right_forward(m)。 } } void turn_total(uchar m) { char k。 k = 69。 while(k) { right_forward(m)。 } } void louder1() //蜂鳴器 出庫(kù)時(shí)響 { beep=0。 delay1(100)。 beep=1。 delay1(100)。 beep=0。 delay1(500)。 beep=1。 } void louder2() //蜂鳴器遇見(jiàn)火源時(shí)響 { beep=0。 delay1(500)。 beep=1。 delay1(500)。 beep=0。 delay1(500)。 beep=1。 } void louder3() //蜂鳴器滅火完畢時(shí)響 { beep=0。 delay1(300)。 beep=1。 delay1(100)。 47 beep=0。 delay1(300)。 beep=1。 } void louder4() //蜂鳴器小車回庫(kù)時(shí)響 { beep=0。 delay1(100)。